一种光伏逆变器直流母线电容容量检测电路制造技术

一种光伏逆变器直流母线电容容量检测电路，包括电源供电电路(102)、电压采样电路(104)、比较电路(105)、微控制器(106)及通讯电路(107)；电压采样电路(104)的输入端连接光伏逆变器直流母线电容的正负极，电压采样电路(104)的输出端与比较电路(105)的输入端相连，比较电路(105)的输出端与微控制器(107)输入端相连，微控制器(107)的输出端分别与继电器开关(109)和通讯电路(107)连接，电源供电电路(102)与各部分的供电端口相连。在光伏逆变器直流母线电容连接放电电阻放电过程中，由电压采样电路检测该电容两端电压变化，经过比较电路高低电平转换处理后，由微控制器运算相应的电压变化值，并计算固定电压范围的下降的时间，评估该电容的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏逆变器直流母线电容的检测电路。
技术介绍
光伏并网逆变器的运行寿命是保证光伏电站长期可靠性的关键。并网逆变器寿命通常受其内部关键部件寿命的影响。其中光伏逆变器直流母线电容是影响逆变器寿命的重要因素。在电容寿命终结之前及时获得预测信息是保证逆变器可靠运行的关键。因电容容量与寿命之间存在对应关系，通常通过监测电容容量的变化实现其寿命的预测。国内部分逆变器厂家有相应的光伏逆变器直流母线电容放电电路，但没有独立的电路通过电容放电时间检测母线电容容量。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术对光伏逆变器直流母线电容性能未知的缺点，提出一种光伏逆变器直流母线电容容量检测电路。本专利技术利用电容放电的必然过程，检测电容容量，预测电容寿命。本专利技术检测电路包括电源供电电路、电压采样电路、比较电路、微控制器以及通讯电路。电源供电电路分别与电压采样电路、比较电路、微控制器，以及通讯电路的供电端口相连。电压采样电路的输入端连接光伏逆变器直流母线电容的正负极，电压采样电路的输出端与比较电路输入端相连，比较电路输出端与微控制器输入端相连，微控制器的输出端分别与继电器开关和通讯电路相连接。电压采样电路将电压信号传递给比较电路，经过电压比较后输出的高低电平信号传递给微控制器，通过微控制器运算后传递给通讯电路，由通讯电路将信息传递给用户。其中，电源供电电路负责将外部输入电压转换为内部使用的三个电压等级，给电压采样电路、比较电路、微控制器以及通讯电路中的芯片供电。电源供电电路由电压模块、控制芯片和滤波电容、电感组成，外部电源与滤波电容和相连，滤波电容的输出端与电感连接，电感的输出端与电压模块相连，电压模块的输出端与控制芯片连接。电压模块输出两个相互隔离的5V电压，其中一个5V电压作为控制芯片的输入电源，控制芯片输出3.3V电压。在该电源供电电路中，由外部取24VDC电压，通过电压模块和芯片得到电压采样电路、比较电路、微控制器以及通讯电路需要的三个独立的电压等级。稳压模块提供电压采样电路、比较电路以及通讯电路中需要的两个相互隔离的5VDC，并为微控制器提供3.3V电压。电压采样电路将电压信号传递给比较电路。电压采样电路由串联分压电阻串和差分放大电路组成，在该电压采样电路中，由光伏逆变器直流母线电容正极和直流负极两端作为电压采样电路的输入端，对光伏逆变器直流母线电容两端电压采样。输出的采样电压信号输入后级的比较电路。经过电压比较后输出的高低电平信号传递给微控制器，进入微控制器的外部中断接口。在所述比较电路中，采用两个运算放大器以及电阻、电容搭建两个比较器，采样电路输出的采样电压信号分别进入两个比较器的同向和反向输入端，在采样电压进入一个预设电压等级范围的两端进行输出电平跳变。进一步地，在上述两个比较器中，比较电压的控制分别由两个可变电阻控制，以达到电压阈值可调的目的。高低电平信号通过微控制器运算后传递给通讯电路，在所述微控制器中，采用单片机来达到信号收集、计算、发送以及控制继电器开关的目的。比较电路输出的高、低电平信号传递给微控制器的外部中断接口进行运算，微控制器利用分析的结果，通过I/O引脚控制继电器开关，并将数据传递给通讯电路。由微控制器控制的继电器开关位于光伏逆变器直流母线电容正极和负极的两端，连接给检测对象光伏逆变器直流母线电容放电的大功率放电电阻，能够控制本检测电路的工作状态。在上述继电器开关中，由PC817光耦、BCX51三极管、HF32FA继电器以及电阻、电容组成继电器驱动电路，控制信号输入端与PC817光耦相连，PC817光耦的输出端与BCX51三极管及电阻、电容组成的电路连接，BCX51三极管输出端与继电器相连。可由微控制器通过I/O信号控制继电器开关的开关状态。通讯电路将信息传递给用户，在该通讯电路中，采用MAX485芯片以及光耦搭建一个通讯电路，光耦的一端连接微控制器的输出端，光耦的另一端与MAX485芯片连接。将经过微控制器采样计算的电容放电时间信号实时传递给上层控制电路。光伏逆变器直流母线电容容量与放电时间对应关系如表1所示，光伏逆变器直流母线电容容量与放电时间呈线性关系。光伏逆变器直流母线电容容量估算可依据表1数据完成。表1光伏逆变器直流母线电容容量与放电时间对应关系表本专利技术的工作过程是，在光伏逆变器直流母线电容放电的过程中，由电压采样电路检测光伏逆变器直流母线电容两端电压变化，经过比较电路高低电平转换处理后，由微控制器运算得出相应的电压变化值，并计算固定电压范围的下降的时间，用来评估电容性能的优劣。本专利技术的有益效果是，这种检测电容放电时间为电容性能参考的方法可以有效地解决逆变器实时检测电容状态的问题。附图说明图1是本专利技术检测电路原理框图；图2是电源供电电路原理图；图3是采样、比较电路原理图；图4是微控制器及其外围电路原理图；图5是通讯电路原理图；图6是电容容量与发电时间曲线图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。如图1所示，本专利技术检测电路包括电源供电电路102、电压采样电路104、比较电路105、微控制器106以及通讯电路107。电压采样电路104的输入端连接光伏逆变器直流母线电容101的正负极，电压采样电路104的输出端与比较电路105输入端相连，比较电路105输出端与微控制器107输入端相连，微控制器107的输出端分别与继电器开关109和通讯电路107相连接，电源供电电路分别与各部分的供电端口相连。所述的电源供电电路102由电压模块、控制芯片和滤波电容、电感组成，如图2所示，外部电源与串联的两个滤波电容相连，滤波电容的输出端与电感连接，电感的输出端与电压模块的输入端相连，电压模块的输出连接控制芯片。电压模块输出两个相互隔离的5V电压，其中一个5V电压作为控制芯片的输入电源，控制芯片输出3.3V电压。电压供电电路从外部取24VDC电压，最终得到两个相互隔离的5VDC以及3.3V电压。在电压模块的输入端并联接入滤波电容和电感，用来降低纹波电压。电源供电电路102为电压采样电路、比较电路、微控制器以及通讯电路供电。如图1所示，本专利技术所述检测电路工作时，由微控制器106控制继电器开关109闭合，将放电电阻103接入到电路中，放电电阻103一端连接继电器，一端与光伏逆变器直流母线电容正极相连，此时光伏逆变器直流母线电容放电，光伏逆变器直流母线电容两端电压处于持续降低的过程。由电压采样电路104检测该电压的变化。如图3所示，电压采样电路104由串联分压电阻串和差分放大电路组成，光伏逆变器直流母线电容的正、负极通过串联分压电阻串连接差分电路的两相输入端，防止采样电压进入后端比较器时产生的干扰，差分电路的输出端与比较电路输入端相连。电压采样电路104对光伏逆变器直流母线电容正、负极两端电压VPV采样，得到采样电压V1：其中，R18-R34均为差分放大电路输入端串联分压电阻串，即电压采样电路104中的串联分压电阻串。采样电压V1分别进入两个比较电路105同向、反向输入端进行比较，比较电路105由芯片LM393和输入端电阻串联组成。比较器电压阈值VR1、VR2由输入端电阻分压得到，输入端电阻分别与电源、地及芯片LM393的一个输入端相连，芯片LM393另一输入端与差分电路输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏逆变器直流母线电容容量检测电路，其特征在于：所述的检测电路包括电源供电电路(102)、电压采样电路(104)、比较电路(105)、微控制器(106)及通讯电路(107)；电压采样电路(104)的输入端连接光伏逆变器直流母线电容的正负极，电压采样电路(104)的输出端与比较电路(105)的输入端相连，比较电路(105)的输出端与微控制器(106)输入端相连，微控制器(106)的输出端分别与继电器开关(109)和通讯电路(107)相连接，电源供电电路(102)与各部分的供电端口相连。

【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变器直流母线电容容量检测电路，其特征在于：所述的检测电路包括电源供电电路(102)、电压采样电路(104)、比较电路(105)、微控制器(106)及通讯电路(107)；电压采样电路(104)的输入端连接光伏逆变器直流母线电容的正负极，电压采样电路(104)的输出端与比较电路(105)的输入端相连，比较电路(105)的输出端与微控制器(106)输入端相连，微控制器(106)的输出端分别与继电器开关(109)和通讯电路(107)相连接，电源供电电路(102)与各部分的供电端口相连。2.按照权利要求1所述的光伏逆变器直流母线电容容量检测电路，其特征在于：所述的电源供电电路由电压模块、控制芯片和滤波电容、电感组成，外部电源与两个串联的滤波电容相连，滤波电容的输出端与电感连接，电感的输出端与电压模块的输入端相连，电压模块的输出端与控制芯片连接；电压模块输出两个相互隔离的5V电压，其中一个5V电压作为控制芯片的输入电源，控制芯片输出3.3V电压。3.按照权利要求1所述的光伏逆变器直流母线电容容量检测电路，其特征在于：所述的电压采样电路(104)由串联分压电阻串和差分放大电路组成，光伏逆变器直流母线电容的正、负极通过串联分压电阻串连接差分电路的两相输入端，差分电路的输出端与比较电路输入端相连；电压采样电路(104)对光伏逆变器直流母线电容正、负极两端电压VPV采样，得到采样电压V1。4.按照权利要求1所述的光伏逆变器直流母线电容容量检测电路，其特征在于：所述的比较电路(105)由芯片LM393和输入端电阻串联组成；输入端电阻分别与电源、地及芯片LM393的一个输入端相连，芯片LM393另一输入端与差分电路输出端相...

【专利技术属性】
技术研发人员：江燕兴，周俊，王晓帆，窦伟，张先谋，潘逸菎，
申请(专利权)人：北京科诺伟业光电科技有限公司，北京科诺伟业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11